ГЭУ АТОМНЫХ ЛЕДОКОЛОВ «АРКТИКА» И ТИПА «РОССИЯ»

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Трсхвальные ГЭУ атомных ледоколов „Арктика" и типа «Россия» являются первыми отечественными установками переменно-постоянного тока, выполненными по схеме генератор переменного тока — неуправляемый выпрямитель - ГЭД постоянного тока. Выбранный принцип построения системы электродвижения позволил создать двухтурбинную ГЭУ мощностью 55200 кВт с уменьшенными массогабаритными характеристиками и повышенными технико-экономическими показателями (по сравнению с установками на постоянном токе, применяемыми до того времени на ледоколах).

Применение генераторов переменного тока и возможность изготовления их практически на любую частоту вращения позволили: 1) соединить турбину с генераторами непосредственно без редуктора; 2) разработать главную турбину с оптимальными техническими характеристиками; 3) скомпоновать две турбины и шесть генераторов в два турбоагрегата и разместить их в одном машинном отделении с допустимыми размерениями исходяизвозможной ширины ледокола и обеспечения непотопляемости (это предопределило уменьшение длины ледокола и увеличение его ледопроходимости); 4) снизить уровни шума и вибрации; 5) повысить КПД всей установки примерно на 2…2,5% по сравнению с ГЭУ постоянного тока.

В состав ГЭУ входит следующее основное электрооборудование (рис. 1.1): 2 главных турбогенератора ГТГ1, ГТГ2; 6 выпрямитель­ных установок ВУ; 3 двухъякорных гребных электродвигателя ГЭД, 6 нереверсивных тиристорных возбудителей генераторов ВГ; 6 реверсивных тиристорных возбудителей электродвигателей ВД; 3 щита электродвижения ШЭД с регуляторами Р; пульт злектродвижения ПЭД; 3 поста дистанционного управления ПДУ.

С помощью переключателей мест управления в ходовой рубке ПМУ2 и в центральном посту управления ПМУ1 производится переключение постов ПДУ. Принято распределение мощности в отношении 1:1:1, что позволило выполнить все три ГЭД в двухъякорном исполнении и идентичной конструкции вместе с системами возбуждения и управления

Основные технические данные ледоколов «Россия» (головной), «Советский Союз» и «Ямал» и их энергетических установок в основном соответствуют аналогичным данным а/л «Арктика». Имеются следующие отличия: длина ледоколов увеличена на два метра для установки пневматического кранцевого устройства; на ледоколах установлены пневмообмывающие установки (на а/л «Россия» выведена из работы); масса ледоколов увеличилась на 1300 т; на а/л «Россия» установлена, но не введена в эксплуатацию система обогрева корпуса. На всех ледоколах установлена, но выведена через 2…3 года работы катодная защита корпуса от коррозии.. Функциональные схемы гребных электрических установок а/л типа «Россия» полностью соответствуют схеме ГЭУ а/л «Арктика».

 

Рис. 1.1. Функциональная схема ГЭУ

 

1.2. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫГЭУ

Главные генераторы. В качестве главных генераторов применены шесть синхронных генераторов переменного тока типа ТК9-4 с одной обмоткой воэбуждения и двумя статорными обмотками, имеющими относительно друг друга фазовый сдвиг в 27 эл. град., с числом выводов 12. Генераторы типа ТК9-4 воздушного охлаждения имеют следующие номинальные данные (при температуре забортной воды не выше 10° С и расходе ее через воздухоохладители 110 м³ /ч) и массогабаритные характеристики:

Полная мощность, кВ • А......................... 10 220

Номинальная мощность, кВт....................... 9000

Напряжение, В................................ 780

Ток фазы, А................................. 3780

Коэффициент мощности......................... 0,88

Частота тока, Гц.............................. 116,7

Частота вращения, об/мин........................ 3500

КПД (без потерь на возбуждение),%................. 95,8

Момент инерции ротора, т • м²...................... 0,625

Габаритные размеры, м.......................... 3,6х2,3х3,2

Масса, т.................................... 37

При температуре забортной воды 25°С мощность генератора будет составлять 55% номинальной.

Генераторы выполнены брызгозащищснными, с самовентиляцией по замкнутому циклу через четыре воздухоохладителя, встроенные в корпус статора, с двумя свободными концами вала. Конец вала последнего генератора турбинного агрегатазащищён коробом. В верхней части корпуса генератора предусмотрена пло­щадка для размещения выпрямительной установки.

Генератор имеет два выносных подшипника, смазка которых производится турбинным маслом от судовой масляной системы. Один из подшипников (со стороны турбины) опорно-упорный.

У генератора контролируют температуры обмотки статора, активной стали сердечника, горячего и холодного воздуха, вкладышей подшипников, сливаемого масла.

Выпрямительные установки. В качестве выпрямительных установок применены шесть установок типа ВУКЭП-9000-1000 мощностью 9000 кВт каждая. Они представляют собой статические устройства, которые преобразуют трехфазный переменный ток напряжением 780 В частотой 110...125 Гц в постоянный ток напряжением 1000 В. Каждая установка состоит из двух неуправляемых выпрямительных мостов, на стороне переменного тока подключенных к статорным обмоткам генератора, а на стороне постоянного тока соединенных параллельно через уравнительный реактор и перемычку, последние из которых установлены в щите электродвижения.. Такое соединение, а также сдвиг статорных обмоток между собой на 27 эл. град позволяют осуществить 12-фазную схему выпрямления и тем самым снизить уровни пульсаций выпрямленного напряжения до 8-10% и выпрямленного тока до 0,5-1,0% номинального значения. Соединение выпрямительной установки со щитом электродвижения осуществляется с помощью шинопроводов

Каждый из выпрямительных мостов конструктивно состоит из трех силовых блоков (шкафов), относящихся к соответствующим фазам статорных обмоток генератора, и вентиляционного блока (шкафа), внутри которого размещен воздухоохладитель, а сверху - вентилятор. Блоки объединены в единую выпрямительную установку, которая является одной из установок ВУКЭП. Конструктивно установки ВУ1 и ВУ2 каждого ВУКЭП соединены между собой фундаментом и общей стенкой. Сверху каждой выпрямительной установки одного ВУКЭП проходит вентиляционный короб соединённый с объёмами силовых блоков. Внизу каждого силового блока имеется пространство, объединённое в общий воздуховод. Воздухоохладители выпрямительных установок а/л «Арктика» и «Россия» охлаждаются забортной водой. Габаритные размеры установки: длина 4,2м, ширина 3,2 м, высота 2,5 м. Масса 9000 кг. КПД 99%.

Тип выпрямительных установок а/л типа «Россия» аналогичен типу выпрямительных установок а/л «Арктика», однако в них применены выпрямительные диоды вместо лавинных и внесены схемные изменения. Кроме того воздухоохладители ВУКЭП на а/л «Советский Союз» и «Ямал» охлаждаются пресной водой; на ал «Ямал» и "Советский Союз" установлены резиновые мембраны, защищающие силовой шкаф от избыточного давления при коротком замыкании.

Шинопроводы. Из-за большой силы тока для передачи электроэнергии от генераторов к ГЭД применен медный шинопровод. Для одного якоря ГЭД а/л «Арктика» он состоит из четырех шин сечением 200х11мм ². Шинопроводы проложены в специальных (кабельных) коридорах и закрыты защитными кожухами. В машинном отделении они закрыты прочными кожухами, предохраняющимиих как от механических воздействий, так и от попадания различных жидких сред. Шинопроводы имеют протяженность 410 м. В практике отечественного судострое­ния шинопроводы постоянного тока столь большой протяженности были применены впервые.

На а/л типа «Россия» изменена трассировка кожухов с шинопроводами в отделении главных турбогенераторов. Сами кожухи выполнены большего размера с люками для осмотра. На а/л "Советский Союз" кожухи сделаны съемными, на петлях. Шины выполнены двойными, т.е. по 8 шин на якорь. Количество кабельных коридоров увеличено до двенадцати. В некоторых кабельных коридорах изменена система вентиляции. Во всех кабельных коридорах установлены штатные датчики сигнализации о протечках. В местах входа в выгородки шинопроводов в машинном отделении горловины заменены на люки. Установлена система дистанционного измерения температуры в кабельных коридорах с выводом информации на пульт системы "Двина".

Гребные электродвигатели. Для привода гребных винтов применены три двухъякорных ГЭД постоянного тока типа 2МП17600-130 (для а/л типа Россия» - 2МПС 17600-130 ОМ3). Изоляция якорной цепи и коллектора рассчитана на 1150 В с учетом возможных пульсаций напряжения главной цепи до 1100 В. ГЭД воздушного охлаждения имеют следующие номинальные данные (при различных нагрузках и температуре охлаждающей воды не выше 10°С, а окружающего воздуха 3...25°С) и массогабаритные характеристики:

Длительная мощность электродвигателя при температуре охлаждающей воды 25°С и окружающего воздуха 40°С - 2х7500 кВт.

ГЭД изготовлены в каплезащищённом исполнении с воздушным охлаждением по разомкнутому циклу при помощи двух установленных на корпусе ГЭД электровентиляторов с выбросом воздуха через четыре воздухоохладителя в отделение ГЭД. Для каждого ГЭД дополнительно предусмотрены два судовых вентилятора, одним из которых воздух из полости коллекторов выбрасывается на открытую палубу, а другим чистый воздух снаружи подается в помещение, что исключает загрязнение щеточной пылью как самого ГЭД, так и другого оборудования. ГЭД может длительно работать и с одним основным вентилятором, но при этом ток якоря не должен превышать 8000А, а ток возбуждения в каждой магнитной системе – 150 А.

ГЭД рассчитан на стоянку под током в течение 1мин с моментом 1,7 номи­нального, а конструкция его выдерживает любые нагрузки, которые появляются при плавании ледокола как в свободной воде, так и во льдах в режимах ударных нагрузок с изменением момента сопротивления на гребном винте от номинального до двукратного в течение расчетных значений времени 0,5 и 0,05 с.

ГЭД имеют два стояковых подшипника скольжения с дисково-ковшевой смазкой. Объем масляных ванн обоих подшипников 460 л. У ГЭД контролируются температуры подшипников, нагретого и охлажденного воздуха с помощью термометров типов ТСП и ТК100.

Для ГЭД а/л типа «Россия» установлены щеткодержатели другого типа, изменена марка щеток. Улучшены условия обслуживания коллекторов, увеличены размеры кожуха, лючки заменены дверями. Параметры ГЭД совпадают.

Возбудители. Для питания обмоток возбуждения генераторов и ГЭД применены шесть нереверсивных статических возбудителей генераторов типа ВАКС-150-330 с выходным напряжением 220 В, силой тока 300 A, cosφ = 0,45, КПД = 85% и шесть реверсивных статических возбудителей якорей ГЭД типа ВАКСР-150-330 с выходным напряжением 220 В, силой тока 250 A, cosφ =0,45, КПД =80%. Система возбуждения выполнена индивидуальной: обмотки возбуждения каждого генератора и якоря ГЭД получают питание от отдельных возбудителей ВГ м ВД (см. рис. 1.1). Возбудители собраны по трехфазной мостовой симметричной схеме с применением тиристоров типа ВКДУ-150-10Б (для а/л «Арктика»), обеспечивающих двукратный запас по току и напряжению. Такие запасы, а также применение блочной конструкции, позво­ляющей быстро заменять вышедшие из строя элементы, обеспечили высокую надеж­ность возбудителей и дали возможность не применять резервные возбудители, как это имеет место в схемах большинства ГЭУ, благодаря чему значительно упростилась схема возбуждения и управления. ВД состоит из двух нереверсивных преобразователей. При работе всех возбудителей, благодаря соответствующим конструктивным решениям, коэффициент нелинейных искажений, вносимых возбудителями в пи­тающую сеть, не превышает 5%.

Массогабаритные характеристики возбудителей:

ВГ ВД

Ширина, м....................... 1,2 2.3

Высота, м........................ 2,0 2,0

Глубина, м...................... 0,85 0,85

Масса, кг..................... 1500 3000

В возбудителях на а/л типа «Россия» применены тиристоры типа Т160-10-321. Кроме того, в схеме системы управления возбудителем введена отрицательная обратная связь по входному току возбудителя с отсечкой, обеспечивающая ограничение тока возбуждения.

Пульт и щиты электродвижения. Для размещения коммутационной и защитной аппаратуры, органов управления и сигнализации, а также контрольно-измерительных приборов применены пульт и щиты электродвижения. Пульт установлен в ЦПУ, а щиты электродвижения - в специальных изолированных помещениях. В этих же помещениях размещены возбудители.

Пульт электродвижения состоит из четырех секций: трех одинаковых для уп­равления ГЭД и одной секции для управления системами, общими для всех ГЭД. На вертикальной панели каждой секции ГЭД расположены амперметры и вольтметры цепей главного тока, возбуждения генераторов и якорей ГЭД и мнемосхема ГЭУ. На наклонной панели расположены цифровые табло машины централизован­ного контроля и переключатели ограничения мощности контуров ГЭУ, а на горизонтальной - вызывные устройства ИЦК, ключи управления контакторами зашиты, автоматами питания, автоматами ВГ и ВД мотор­ными приводами избирательных переключателей, а также вентиляторами ГЭД и выпрямительных установок. На вертикальной панели четвертой секции пульта расположены: мнемосхема систем водяного охлаждения, цифровое табло ИЦК, амперметры цепей главного тока и табло основного ограничения мощности (на а/л типа «Россия»), на горизонтальной - переключатель мест управления ГЭД, ключи управления насосами общих систем, элементы ИЦК, приемник-передатчик машинного телеграфа, аварийная сигнализация.

Рукоятки постов управления непосредственно соединены с валиками машинного телеграфа и специаль­ными муфтами - с задатчиками мощности ГЭД, расположенными внутри пульта.

ИЦК позволяет контролировать необходимые параметры ГЭУ, т. е. дистанционно измерять их, а также предупреждать о превышении допустимых значений следующих величин: - теплотехнических параметров генераторов, ГЭД и выпрямительных устано­вок; - расхода и солесодержания охлаждающей воды ЩЭД; - тока и напряжения цепей главного тока.

Надежность контроля обеспечивается дублированием измерений с помощью местных приборов теплоконтроля, установленных на электрооборудовании, и электроизмерительных приборов, встроенных в пульт и щиты электродвижения.

Щиты электродвижения всех ГЭД конструктивно одинаковы и состоят из шести панелей: двух панелей управления, двух панелей избирательных переключателей и двух панелей переменного тока. С торцевых частей шиты электродвижения закрыты выдвижными дверями с блокировкой, которая не допускает их открытия при включенных контакторах защиты. Избирательные переключатели имеют два вида управления: дистанционный (моторный) и ручной. Переключения в цепях главного тока обычно производятся дистанционно из ЦПУ. Каждый избирательный переключатель допускает длительное протекание тока до 9000 А и обеспечивает отключение тока 40000 А при напряжении 560 В.

Массогабаритные характеристики пульта и щита электродвижения:

Щит Пульт

Длина, м.................. 4,6 7,1

Ширина, м.............. 1,4 2,0

Высота, м................. 1,9 1,9

Масса, кг.................. 2100 5200

 

1.3. СХЕМЫГЭУ

Схема главного тока. Схемы главного тока всех трех ГЭД одинаковы и каждая состоит из двух электрически не связан­ных между собой контуров (рис. 1.2).

Носовой якорь ЯН получает питание от генератора IГ правого турбогенератора (ГТГ1), кормовой якорь ЯК - от генера­тора IIГ левого турбогенератора (ГТГ2). Такое построение схемы обеспечивает работу каждой Рис. 1.2. Принципиальная схема цепи главного тока

 

главной турбины одновременно на все три ГЭД, что предотвращает поломку лопастей винтов в ледовых условиях в случае выхода из строя одной тур­бины.

Мощности оставшейся в работе турбины вполне достаточно для обеспечения проводки судов на несколько меньших скоростях. Загрузка турбины при работе от нее по одному якорю на каждом валу ГЭД не может превышать 0,7 номинальной. Поэтому, для того чтобы полностью использовать мощность турбины, в данном режиме предусмотрено включение генератора на оба якоря ГЭД, соединенных после­довательно.

Включение генераторов в работу и выключение их производится избирательными переключателями IИ и IIИ, имеющими каждый три положения. Между переключателями IИ и IIИ существует блокировка, исключающая возможность одновременной установки одного из них в положение I, а другого в положение II или обоих в положение II. При этом все переключения могут осуществляться как со щитов электродвиження, так и с пульта электродвижения в ЦПУ. Избирательные переключатели выполнены с применением в качестве главных контактов трех однополюсных выключателей типа BB-100-I2 и двухполюсного автоматического выключателя перегрузки АВП типа АВ-100-12. Выключатели имеют общий привод, который управляется дистанционно (с помощью электродвигателя) или вручную. Главные контакты имеют водяное охлаждение и допускают нагрузку до 10000 А. Один из них (IИ4, ПИ4) использован для автоматического разрыва цепи главного тока под напряжением при срабатывании максимальной защиты или токового реле возбудителя. Разрыв цепи главного тока происходит с выдержкой времени 0,3 с при несколько пониженном за счет этого напряжении генераторов.

Статорные обмотки генераторов соединены в звезду и подключены к выпрямительным мостам IВУ1, IВУ2, (IIВУ1, IIВУ2), соединенным параллельно через уравнительный реактор IРУ (IIРУ), благодаря чему снижается уравнительный ток между обмотками, векторы ЭДС которых сдвинуты на 27 эл. град. Такая схема уменьшает пульсации выпрямленного тока и обеспечивает хорошее использование генератора.

В зависимости от подключениягенераторов к якорям ГЭД полученыследующиережимы работы ГЭУ:

1. ГТГ1 и ГТГ2 на три ГЭД (шесть генераторов на шесть якорей ГЭД).

2. ГТГ1 на три ГЭД с раздельным соединением якорей (три генератора ГТГ1 на носовые якори ГЭД).

3. ГТГ1 на три ГЭД с последовательным соединением якорей (три генератора ГТГ1 на шесть якорей, якори каждого ГЭД соединены последовательно).

4. Тот же, что ирежим 2, но при работе ГТГ2 на кормовые якори ГЭД.

5. Тот же, что и режим 3, но при работе ГТГ2.

Из указанных режимов только режим 1 является основным, так как другие основные режимы работы ГЭУ - частичные - осуществлены за счет выбора одного из следующих уровней ограничения мощности (100, 90, 70, 60, 55, 50, 40, 30, 25 и 20%), получае­мых путем регулирования напряжения генераторов (на а/л "Арктика" и «Россия» ограничения 20% нет).

Режимы 2—5 применяют лишь в случае выходаиз строя одной турбины, причем режимы 2 и 4 - только при плавании ледокола в легких условиях с недогрузкой турбины, а режимы 3 и 5 - при необходимости использовать полную мощностьоставшейся в работе турбины. Наличие индивидуального выключателя длякаждогогенератора упрощает операции поихвключению и выключению. В зависимости от количества исправных генераторов и якорей ГЭД могут быть получены и другие варианты схем главного тока с неравномерной или равномерной загрузкой ГЭД и их якорей.

Системы управления и регулирования.

Функциональная схема системы управления. Функциональная схема системы управления одного контура ГЭУ приведена на рис.1.3. Большинство функций управления

Рис.1.3. Функциональная схема системы управления одного контура ГЭУ

 

осуществляется с пульта электродвижения ПУЛ-1052, размещенного в ЦПУ и с постов управления, находящихся в ходовой рубке. Пульт ПУЛ-1052 предназначен для дистанционного управления, набора и изменения режимов работы, а также контроля параметров ГЭУ. Пульт состоит из четырёх секций, три из которых относятся каждая к конкретному ГЭД(секции управления двигателями ПУЛ-1052-1) и одна общая (ПУЛ-1052-2). В секции ПУЛ-1052-1 установлены следующие устройства: - стрелочные измерительные приборы, показывавшие значения токов возбуждения якорей ГЭД и генераторов, напряжений и токов якорей ГЭД; - панель мнемосхемы ГЭУ, отображающая срабатывание защит, состояние аппаратуры управления и наличие или отсутствие напряжений питания и управления; - ключи управления избирательными переключателями, контакторами защиты, переключателем питания, автоматическими выключателями ЩЭД, подключающими питание от ГРЩ к ЩЭД, а также к возбудителям; - ключи управления электроприводами вентиляторов; - блок представления информации с ИЦК «Полюс"; - блок вызывного устройства ИЦК; - переключатели ИЦК; - панели сигнализации; - блок ручного ограничения мощности БРОМ; - корректор мощности КМ.

В секции ПУЛ-1052-2 установлены следующие устройства: - задатчик мощности местного поста управления ГЭУ; - переключатель выбора мест управления ПМУ1; - амперметры якорных цепей всех ГЭД; - устройства машинного телеграфа; - ключи управления электроприводами насосов систем водяного охлаждения главных генераторов, гребных электродвигателей и элементов щита электродвижения; - мнемосхема систем водяного охлаждения; - панели сигнализации; - блок представления информации ИЦК "Полюс"; -блок вызывного устройства ИЦК; - переключатели ИЦК; - выключатели питания машинного телеграфа и тахометра ГЭД (системы КМТ); - звонок, трещотка и ревун.

Задатчики мощности ГЭУ, кроме ЦПУ, установлены также в ходовой рубке и КПУ. Посты управления, размещенные в ходовой рубке по бортам, связаны с постом, размещённым в центре ХР, валикоприводами. Задатчики мощности, размещенные в ходовой рубке, соединены механически с постом управления, находящемся в центре рубки. Контактные группы всех задатчиков мощности, относящихся к одному якорю ГЭД и находящиеся в разных помещениях, соединены параллельно. Коммутацию цепей регулятора будет осуществлять тот задатчик мощности, к которому будет подведено через контакты переключателей мест управления ПМУ1 и ПМУ2 напряжение = 100В, питающее обмотки электромагнитов задатчиков мощности.

В случае отказа в системе управления, приводящего к невозможности управления из ходовой рубки или КПУ, предусмотрен машинный телеграф, в котором сельсины-датчики связаны с валиками постов управления, а сельсины-приемники - со стрелками-указателями положений рукояток постов управления. При управлении ГЭУ в режиме машинного телеграфа управление мощностью ГЭУ производится из ЦПУ, а команды на перекладку задаются рукоятками постов управления в ходовой рубке или КПУ. При различных положениях одноименных рукояток командного и исполнительного постов управления схемой машинного телеграфа формируется сигнал трещотки. При работе в режиме машинного телеграфа посты управления в ходовой рубке или в КПУ могут быть разобщены с задатчиками мощности.

В схеме управления ГЭУ имеется также ограничительное регулирование мощностью ГЭУ. Уровень ограничения мощности во всех контурах ГЭУ определяет положение переключателя ОМ на пульте управления паротурбинной установкой (СПУ ПТУ). Данным переключателем можно устанавливать ограни­чения мощности 25,55,70,90 и 100% от номинальной мощности ГЭУ. При номинальной мощности к гребному электродвигателю (якорю ГЭД) подводится напряжение 1000 В и в швартовном режиме он потребляет ток 8700 А, при этом его частота вращения будет равна 130 об/мин. Воздействие переключателя ОМ осуществляется через промежуточные реле системы "Вьюга" на реле регуляторов ГЭУ.

Ограничительное регулирование мощности во всех контурах ГЭУ выполняется также блоком ограничения мощности БОМ, представляющем из себя на а/л «Арктика» набор потенциометров, управляемых датчиком давления, а на а/л типа «Россия» электронную систему РМД.

Ограничение тока якоря либо в контурах бортовых ГЭД, либо среднего будет иметь место при снижении расхода дистиллята в одной из систем водяного охлаждения элементов щита электродвижения, если системы разобщены. Одна из систем СВО ЩЭД на а/л «Арктика» относится к бортовым ГЭД, другая к среднему, на остальных ледоколах – к носовым и кормовым контурам ГЭУ. При совместной работе систем охлаждения ограничение мощности будет вводиться во всех контурах. При отказе СВО на а/л «Арктика» вводится ограничение токов якорей ГЭД в ходовом и швартовном режимах на уровне 2,6 кА, а в режиме динамического торможения 4,2 кА. Реверс в этом случае возможен только при относительно небольших скоростях хода ледокола. На а/л «Советский Союз» и «Ямал» вводится ограничение мощности 25%, при этом ток динамического торможения не изменяется. Возможно введение ограничений и в одном контуре ГЭУ при отказе датчика расхода дистиллята данного контура.

Ограничение мощности в конкретном контуре ГЭУ также определяют положения переключателя БРОМ и корректора мощности КМ. Разбивка положении переключателя БРОМ 20, 30,40,50,60 и 70% соответствует уровням мощности ГЭУ при 20-х положениях рукояток постов управления и при положении переключателя ОМ 70% (как уже указывалось на а/л «Арктика» и «Россия» положения 20% нет). При других положениях переключателя ОМ заданное значение ограничения мощности будет иметь место при БРОМ 70%, для других положений БРОМ зависимость ограничения мощности от положения БРОМ будет нелинейной.

Корректор мощности представляет из себя потенциометр, расположенный под лицевой крышкой секции ПУЛ-1052-1. Он позволяет дистанционно изменить мощность в определенных пределах в конкретном контуре ГЭУ. С помощью корректора мощности на а/л «Арктика» и «Россия» можно изменить мощность при ОМ=100% и БРОМ=70% в пределах от -11% до ⁺14% от номинальной мощности. При ОМ=70% и БРОМ=20% диапазон изменения мощности составляет +/-0,8% от номинальной. При других сочетаниях ОМ и БРОМ будут иметь место промежуточные значения диапазонов регулирования. На а/л «Советский Союз» и «Ямал» регулировка мощности с помощью корректора при включённых системах выравнивания нагрузок между контурами практически невозможна.

Питание потребителей ГЭУ напряжением 380В, 50Гц осуществляется через щиты электродвижения, относящиеся каждый к конкретному ГЭД, от ГРЩ1 и ГРЩ2. Кроме того, к ЩЭД подводится питание 220В,400Гц через промежуточные щиты и трансформаторы от панелей 9 ЩППУ.

На схеме также нанесены центробежные реле РЦ ГЭД и валоповоротное устройство ВПУ ГЭД, воздействия которых могут вызвать срабатывание контакторов защиты обоих контуров ГЭУ, относящихся к данному ГЭД. При отключении РЦ мощность генераторов к якорям ГЭД подводиться не будет, но вращение вала может сохраниться из-за воздействия потока воды на винт.

На ал «Ямал» и «Советский Союз» установлены модернизированные регуляторы РГЭУ. На данных ледоколах находятся регуляторы Р-1052, готовые для установки в схему.

Функциональная схема системы регулирования с регуляторами Р-1052. Функциональная схема системы регулирования двух контуров одного ГЭД а/л «Арктика» и «Россия» приведена на рис. 1.4. В ГЭУ осуществляется регулирование напряжений возбуждения синхронных генераторов и якорей гребного электродвигателя через тиристорные возбудители (ВГ - возбудитель генератора, ВД - возбудитель двигателя), В каждом контуре регулирования используются сигналы трех датчиков- датчика напряжения ДН, датчика тока якоря ДТЯ и датчика тока возбуждения двигателя ДТВ.

Основными элементами системы регулирования являются регуляторы носового и кормового контуров ГЭУ, имеющие взаимные связи при последовательном соединении якорей. Кроме того, контуры ГЭУ связаны между собой через вал ГЭД. Заданную мощность ГЭУ определяет положение задатчика мощ­ности ЗМ, который включает в себя для системы регулирования генератора 42 герконовые контактные группы, соответствующие нулевому положению и 20 положениям поста управления "вперед" и "назад", а также реверсивные герконовые контактные группы для системы регулирования ГЭД. Ограничительное регулирование рассмотрено выше.

 

Рис. 1.4. Функциональная схема системы регулирования ГЭУ а/л «Арктика» и «Россия»

 

Питание регуляторов ГЭУ осуществляется от двух источников: источника стабилизированного питания ИСП постоянного тока напряжением 100 В; - сети 220 В, 400 Гц. Напряжение – 100 В от ИСП поступает в регулятор по двум цепям, одна из которых постоянно включена, а другая отключается контактом избирательного переключателя ИП при его установке в пулевое положение (последовательное соединение якорей ГЭД). В последнем случае в регуляторе отключаются цепи обратных связей по напряжению. Напряжение 220 В 400 Гц поступает в регулятор через ключ источника контрольного сигнала и контакты контактора защиты, при срабатывании которого выходные напряжения регулятора становятся равными нулю. При раздельной работе контуров ГЭУ регуляторы разных контуров работают автономно, а их взаимное влияние осуществляется только через общий вал ГЭД. При последовательном соединении якорей ГЭД в регуляторах формируются цепи взаимной связи, при этом обратные связи по напряжению осуществляются через регулятор того контура, генератор которого остался в работе.

Функциональная схема системы регулирования с регуляторами РГЭУ. Модернизированная система регулирования включает в себя регуляторы РГЭУ, дополнительные блоки потенциальных развязок БПР, модернизированные датчики тока главной цепи, а также штатные задатчики мощности. Кроме того, в ней используются сигналы с шунтов цепей возбуждения главных электрических машин, сигналы с тахогенераторов ГЭД и главных турбин, а также напряжения якорей ГЭД. Функциональная схема модернизированной системы регулирования, относящаяся к одному ГЭД, приведена на рис.1.5.

На схеме обозначены: КМТ - штатная система преобразования сигнала тахогенератора ГЭД; ПТ - штатный преобразователь тахометра главного турбогенератора; Rр - разрядное сопротивление; СУ - система управления тиристорного возбудителя. В качестве входных сигналов обратных связей каждого из регуляторов РГЭУ используются напряжения, пропорциональные току и напряжению якоря ГЭД, токам возбуждения генератора и двигателя, частотам вращения ГЭД и турбогенератора. Сигнал по частоте вращения турбогенератора поступает непосредственно в регулятор от штатного преобразователя тахометра, остальные - от соответствующих шунтов и датчиков через блок потенциальных развязок. При этом сигнал, пропорциональный току главной цепи, снимается с участка шинопровода, оборудованного устройством температурной компенсации сигнала, а напряжению главной цепи - с шин, подключенных к якорю ГЭД.

Рис. 1.6. Функциональная схема модернизированной системы регулирования

 

Кроме данных сигналов обратных связей системы регулирования в регуляторы поступают управляющие сигналы от задатчика мощности, несущие информацию о положении и направлении перемещения поста управления ГЭУ.

Ограничение мощности в контуре ГЭУ определяют те же параметры, что и в схеме с регуляторами Р-1052. Имеется резервный вход для введения ограничения мощности. К регуляторам РГЭУ подключены блок-контакты избирательных переключателей, осуществляющие отключение выходного сигнала системы регулирования одного из генераторов при последовательном соединении якорей, а также переключения в системах выравнивания мощностей и напряжений, а также в цепях обратных связей.

Между регуляторами носового и кормового контуров ГЭУ осуществляется обмен сигналами, которые пропорциональны заданным постом управления мощностям по контурам, фактическим значениям напряжений и мощностей на якорях ГЭД. Первые из данных сигналов формируют среднее арифметическое значение заданной мощности контуров. Разбаланс обусловлен неоднозначностью замыкания герконовых контактов в цепях задатчиков мощности, относящихся к разным контурам, даже при фиксированном положении поста управления. Остальные сигналы используются для выравнивания нагрузки между контурами ГЭУ в статических и динамических режимах (кроме реверса), что обеспечивает равномерность загрузки главных турбоагрегатов.

Имеются также линии связи между регуляторами по цепям контактов реле KVд, отключающихся при срабатывании защиты контуров. Питание регуляторов осуществляется от сети 220В, 400Гц, причем подключение осуществлено как после контактора защиты, так и до него. Сохранение питания регуляторов при срабатывании контактора защиты необходимо для сохранения информации в системе внутреннего контроля регулятора, обеспечивающей возможность оперативного поиска неисправного блока регулятора. Питание регуляторов РГЭУ до контактора защиты осуществляется через контакты блока БKH4/3/, а после контактора защиты - через переключатель источника контрольного сигнала. Для уменьшения значения коэффициента нелинейных искажений в сети 220 В, 400 Гц, повысившегося после подключения регуляторов РГЭУ, в схемы потребителей щитов 5Е, 6Е и преобразователей АТО 12-400 №1...6 включены фильтры.

Основные отличия структурных схем штатной и модернизированной систем регулирования заключаются в следующем: - из системы регулирования исключены штатные источник стабилизированного напряжения, датчики тока и напряжения; - в схему введен блок потенциальных развязок, являющийся по существу прецизионной системой формирования сигналов обратных связей; - датчиком тока главной цепи является участок шинопровода, гальванически развязанный с регулятором; - в системе регулирования используется высоковольтное напряжение, подводимое к якорю ГЭД, которое в блоке потенциальных развязок понижается на делителе и гальванически развязывается с регулятором; - в схему системы регулирования дополнительно введены сигналы по току возбуждения генератора, по частотам вращения ГЭД и турбогенератора; - осуществляется обмен сигналами регулирования между регуляторами кормового и носового контуров во всех режимах. В штатной системе осуществлялась связь между регуляторами только при последовательном соединении якорей ГЭД.

Схемы возбудителей. На рис.1.6 приведены структурные схемы преобразователей ВАКС и ВАКСР. Согласно этим схемам переменное напряжение питающей сети понижается согласующим трансформатором Тр1. Напряжение вторичных обмоток подается на управляемый выпрямитель, выполненный по трехфазной мостовой схеме. Тиристоры моста отпираются управляющими импульсами, приходящими из блока управления тиристорами БУТ. Система импульсно- фазового управления, в которую входит БУТ, обеспечивает возможность плавного регулирования выпрямленного напряжения в зависимости от величины сигнала управления. На структурной схеме приняты следующие обозначения: Тр1 - согласующий трансформатор; БУТ - блок управления тиристорами; ПП - панель питания слаботочных цепей; ПРУ - панель ручного управления; ПС - панель сигнализации; РТ - тепловое реле; ПВУ- панель входного устройства; ПЗ - панель защиты от коммутационных перенапряжений; М - электровентилятор; РУ - уравнительный реактор; УЗП - узел защиты от перенапряжений. Питание силовой цепи (Тр1) и слаботочных цепей (ПП) от одного источника раздельное, причем включение силовой цепи должно производиться не ранее, чем через 0,2с после включения питания СИФУ.

 

Рис 1.6. Структурные схемы возбудителей ГЭУ а/л «Арктика»: а-ВАКС-150-330: б-ВАКСР-150-330